Question

15．燃料電池是利用燃料（如H₂、CO、CH₄、CH₃OH、NH₃等）與O₂反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．
（1）根據(jù)圖1示裝置，下列敘述中正確的是c（填字母）．

a．甲池中通甲烷的一極是負(fù)極，溶液中Na⁺向Pt電極移動(dòng)
b．C電極的電極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O
c．乙池中的總反應(yīng)為Cu+H₂SO₄$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+CuSO₄
d．反應(yīng)過(guò)程中，甲、乙裝置中溶液的pH都逐漸減小
（2）在宇宙飛船和其他航天器上經(jīng)常使用的氫氧燃料電池是一種新型電源，其構(gòu)造如圖2所示：a、b兩個(gè)電極均由多孔的碳?jí)K組成，通入的氫氣和氧氣由孔隙中逸入，并在電極表面發(fā)生反應(yīng)而放電．a(chǎn)電極反應(yīng)式為H₂-2e^-═2H⁺．
（3）瑞典ASES公司設(shè)計(jì)的曾用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨-液氧燃料電池示意圖如圖3，有關(guān)說(shuō)法正確的是c．
a．電池工作時(shí)，Na⁺向負(fù)極移動(dòng)
b．電子由電極2經(jīng)外電路流向電極1
c．電池總反應(yīng)為4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O
d．電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O
（4）一種汽車尾氣中CO分析儀的工作原理如圖4所示，該裝置中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動(dòng)．傳感器中通過(guò)的電流越大，尾氣中CO的含量越高，請(qǐng)回答：

a極電極反應(yīng)式為CO-2e^-+O^2-═CO₂．
（5）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示．
A為生物燃料電池的正（填“正”或“負(fù)”）極．負(fù)極反應(yīng)式為C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-=6CO₂↑+24H⁺．

Answer 1

分析 （1）甲池能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)為原電池，乙池有外接電源屬于電解池，甲池中甲烷失電子作負(fù)極，氧氣作正極，則連接負(fù)極的銅棒是陰極，連接正極的銅棒是陽(yáng)極，根據(jù)原電池和電解池的電極反應(yīng)，結(jié)合選項(xiàng)分析；
（2）燃料電池中燃料氫氣在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）a、原電池中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)；
b、原電池中，電子是從負(fù)極流向正極；
c、燃料電池的總反應(yīng)是燃料燃燒的化學(xué)方程式；
d、在燃料電池的負(fù)極上發(fā)生燃料失電子的氧化反應(yīng)，在正極上氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（4）本質(zhì)是CO與氧氣反應(yīng)生成CO₂，CO在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，故a為負(fù)極；
（5）葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，A極通氧氣為生物燃料電池的正極；負(fù)極是葡萄糖失電子生成二氧化碳；

解答 解：（1）a、甲池中通甲烷的極是負(fù)極，原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，即Na⁺向C電極移動(dòng)，故a錯(cuò)誤；
b、C電極為正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，則其電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，故b錯(cuò)誤；
c、乙池有外接電源屬于電解池，其電池反應(yīng)為：Cu+H₂SO₄$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+CuSO₄，故c正確；
d、甲裝置中反應(yīng)生成水，溶液堿性減弱，則PH減小，乙裝置中消耗硫酸，溶液的pH都逐漸增大，故d錯(cuò)誤；
故選c；
（2）a、b兩個(gè)電極均由多孔的碳?jí)K組成，通入的氫氣和氧氣由孔隙中逸入，并在電極表面發(fā)生反應(yīng)而放電，是氫氧燃料電池，燃料氫氣在a電極負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-═2H⁺；
故答案為：H₂-2e^-═2H⁺；
（3）根據(jù)電池的工作原理示意圖，知道通氧氣的電極2是正極，電極1是負(fù)極；
a、原電池工作時(shí)，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，即Na⁺向正極移動(dòng)，故a錯(cuò)誤；
b、原電池中，電子是從負(fù)極電極1流向正極電極2，故b錯(cuò)誤；
c、燃料電池的總反應(yīng)是燃料燃燒的化學(xué)方程式，即4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，故c正確；
d、在燃料電池的負(fù)極上發(fā)生燃料氨氣失電子的氧化反應(yīng)，在正極電極2上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，堿性環(huán)境下電極反應(yīng)應(yīng)該是：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，故d錯(cuò)誤．
故選c；
（4）本質(zhì)是CO與氧氣反應(yīng)生成CO₂，CO在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，故a為負(fù)極，b為正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，O^2-由電極b流向電極a，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+O^2-═CO₂，故答案為：CO-2e^-+O^2-═CO₂；
（5）葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，A極通氧氣為生物燃料電池的正極；負(fù)極是葡萄糖失電子生成二氧化碳，電極反應(yīng)為C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-=6CO₂↑+24H⁺，故答案為：正；C₆H₁₂O₆+6H₂O-24e^-=6CO₂↑+24H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理和電解池原理的應(yīng)用，明確電極上發(fā)生的反應(yīng)及電極方程式的書(shū)寫(xiě)是關(guān)鍵，題目難度中等．